BRPI0718583B1 - Mandris e utilização no processamento de estruturas toroidais - Google Patents

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BRPI0718583B1
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Bridgestone Americas Tire Operations, Llc
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Description

(54) Título: MANDRIS E UTILIZAÇÃO NO PROCESSAMENTO DE ESTRUTURAS TOROIDAIS (73) Titular: BRIDGESTONE AMÉRICAS TIRE OPERATIONS, LLC, Sociedade Norte Americana. Endereço: 535 Marriott Drive, Nashville Tn 37214, ESTADOS UNIDOS DA AMÉRICA(US) (72) Inventor: AMIR SERDAREVIC; JOHN KAISER; WILLIAM LUTES
Prazo de Validade: 10 (dez) anos contados a partir de 03/04/2018, observadas as condições legais
Expedida em: 03/04/2018
Assinado digitalmente por:
Júlio César Castelo Branco Reis Moreira
Diretor de Patente
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MANDRIS E UTILIZAÇÃO NO PROCESSAMENTO DE ESTRUTURAS TOROIDAIS. CAMPO DA TÉCNICA
A presente descrição refere-se a mandris que podem ser utilizados no processamento de estruturas toroidais. Em outra modalidade, a presente revelação refere-se a mandris aperfeiçoados que podem ser utilizados na formação de um pneu cru, em que os mandris facilitam a colocação de uma carcaça de pneu sobre os mandris e a remoção do pneu cru resultante dos mandris.
ANTECEDENTES
A indústria de pneu é uma das indústrias mais importantes do mundo. Como tal, é fato notório que o processo de produção do pneu pode ser um processo altamente sofisticado, em que grande parte do processo de montagem é automática. Várias tentativas da técnica anterior foram feitas para aperfeiçoar a produção dos pneus e aprimorar as etapas individuais e processos envolvidos nesta produção.
Geralmente, o processo de produção do pneu envolve a formação de uma carcaça, que pode também ser referida como um alojamento, que é a base para a banda de rodagem, correias, talões, e costados de um pneu acabado. A carcaça é processada e esses outros itens são adicionados até que a produção do pneu cru esteja completa. O pneu cru é então vulcanizado, ou curado, para solidificar e consolidar os vários membros do pneu que resultam em um produto de pneu acabado.
A etapa que é de interesse atual na presente descrição é a transformação a partir do estágio de carcaça para o estágio de pneu cru. Essa transformação pode envolver o giro da carcaça nos mandris e aplicar vários materiais na carcaça, tais como a banda de rodagem. Durante esse processo, normalmente, a porção interna da carcaça é pressurizada, para manter a forma da carcaça que é geralmente cilíndrica durante a aplicação da banda de rodagem, talão, correia, e outros dispositivos da carcaça. Adicionalmente, a carcaça pode ter um ajuste preciso em torno dos mandris. Como tal, a utilização de mandris da técnica anterior pode resultar em algum grau de dificuldade na colocação da carcaça nos mandris, e a remoção das carcaças dos mandris.
Tentativas anteriores de reduzir essas dificuldades incluem o desenvolvimento de mandris que têm diâmetros expansíveis e retráteis. Esses mandris incluem um diâmetro total que pode sofrer uma cambagem dentro da circunferência interna da carcaça durante a colocação e remoção da carcaça, e expandir para se encaixar no diâmetro interno da carcaça durante o processo de fabricação.
Outras tentativas de resolver essas dificuldades incluíam o uso de lubrificação em torno da superfície dos mandris. A lubrificação é tipicamente aplicada de forma abundante para facilitar a instalação e a remoção da carcaça nos mandris. Esse uso de lubrificação pode resultar em uma área de trabalho desorganizada e potencialmente em um desgaste e corte indevido nos equipamentos de processamento e estações de trabalho em torno do equipamento de processamento.
Outras tentativas da ténica anterior para resolver essas dificuldades incluíam sistemas de mandris dotados de uma bexiga interna posicionada na máquina de processamento para expandir e encaixar a carcaça uma vez que ela estivesse posicionada na máquina de processamento. Isso normalmente requer maquinaria complexa, na medida em que falhas podem ocorrer devido aos membros adicionais na máquina de processamento e à falha potencial das próprias bexigas em seu processo de retração e expansão. O que é necessário, em seguida, é um único mandril, ou um sistema de mandril dotado de dois ou mais mandris, que pode ser utilizado no processamento de estruturas toroidais, como o pneu, e que facilite a colocação da estrutura toroidal sobre o mandril, e a remoção da estrutura toroidal do(s) mandril/mandris. Tipicamente, esse sistema requer mínima ou nenhuma lubrificação.
BREVE SUMÁRIO DA REVELAÇÃO
A descrição compreende um mandril que é útil para vários propósitos, tal como para o processamento de uma estrutura toroidal que possui uma circunferência interna. O mandril compreende uma superfície externa circunferencial, ou substancialmente circunferencial, e uma pluralidade de membros redutores de fricção espaçados em torno da superfície externa que encaixa na circunferência interna da estrutura toroidal, como uma carcaça de pneu.
Também aqui é revelado um sistema de mandril que compreende uma pluralidade de mandris em que cada mandril inclui uma superfície externa circunferencial ou substancialmente circunferencial, que dispõe de uma pluralidade de membros redutores de fricção posicionados sobre a superfície externa.
No caso em que a estrutura toroidal, que pode ser processada no mandril ou no sistema de mandril, é uma carcaça de pneu, o(s) mandril ou mandris podem ter um diâmetro fixo e uma seção cônica posicionada adjacente à superfície externa. Isto é o resultado da carcaça de pneu possuir uma circunferência interna e extremidades cônicas.
Uma seção circunferencialmente cônica pode se estender a partir da superfície externa tal que a superfície inclinada da seção cônica é posicionada em uma direção substancialmente oblíqua em relação ao eixo geométrico. Um ombro pode ser posicionado entre a superfície externa e uma seção cônica, tal que a seção cônica diminui de diâmetro à medida que a seção cônica estende-se desde a superfície externa. A seção cônica pode ser modelada para se encaixar nas extremidades cônicas da estrutura toroidal, formando uma vedação de gás dentro da estrutura toroidal.
Também é revelado um sistema de mandril para o processamento de carcaças de pneu. O sistema de mandril compreende pelo menos dois ou mais mandris, em que cada um pode incluir uma superfície externa circunferencial ou substancialmente circunferencial, dotada de um diâmetro fixo e de uma pluralidade de membros redutores de fricção localizados sobre a superfície externa que encaixa na circunferência interna da carcaça de pneu. Os eixos geométricos dos mandris podem ser substancialmente alinhados. Uma seção cônica pode ser posicionada adjacente à superfície externa de cada mandril. As seções cônicas podem ser apontadas em direções opostas e modeladas para encaixar as extremidades cônicas da carcaça do pneu e para formar uma vedação de gás.
Também é revelado um método de processamento de uma carcaça de pneu que inclui posicionar a carcaça nos mandris de diâmetro fixo dotados de uma pluralidade de membros redutores de fricção sobre a superfície externa; estender os mandris axialmente dentro das carcaças de pneu; formar uma vedação de gás entre os mandris e uma carcaça de pneu; retrair os mandris axialmente dentro da carcaça de pneu; e remover a carcaça de pneu a partir dos mandris.
Através da leitura da descrição a seguir, outras características, objetivos, e vantagens adicionais da presente invenção serão prontamente perceptíveis para aqueles que são versados na técnica, quando forem tomadas em conjunto com os desenhos que a acompanham.
BREVE DESCRIÇÃO DAS VÁRIAS VISTAS DOS DESENHOS
A figura 1 é uma vista em pespectiva de um sistema de mandril incluindo mandris feitos de acordo com a presente invenção.
A figura 2 é uma vista posterior de um mandril feito de acordo com a presente revelação.
A figura 3 é uma vista frontal de um mandril, feito de acordo com a presente revelação.
A figura 4 é uma vista lateral de um sistema de mandris, feito de acordo com a presente revelação.
A figura 5 é uma vista lateral similar à figura 4. A figura 5 mostra a separação de mandris um em relação ao outro.
A figura 6 é uma vista em corte transversal de uma carcaça posicionada sobre os mandris feitos de acordo com a presente revelação antes de os mandris serem separados dentro da carcaça.
A figura 7 é uma vista em pespectiva transversal similar à da figura 5. A figura 7 mostra um exemplo dos mandris separados e encaixando a carcaça para formar entre eles uma vedação de gás.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
Reportando-se agora de modo geral às figuras de 1 a 7, um sistema de mandris é apresentado e, geralmente, é designado pelo número 10.
O sistema de mandris 10 pode ser utilizado em condições normais de ambiente encontradas na maioria das instalações onde se produzem o pneu, e é utilizado no processamento de uma carcaça de pneu 12 em que a carcaça de pneu 12 inclui uma circunferência interna 14 e extremidades cônicas 16 e 18.
O sistema de mandris 10 inclui o primeiro e o segundo mandris, 20 e 22. Cada mandril 20 e 22 inclui um eixo geométrico 24 e 26, e compreende uma superfície substancialmente circunferencial 28 e 30 em que cada superfície circunferencial 28 e 30 possui um diâmetro fixo 32 e 34, respectivamente.
Os mandris 20 e 22 podem ser feitos de um material adequado como o aço, alumínio, plástico, náilon, e outros materiais similares conhecidos na técnica. Os mandris 20 e 22 podem ser usinados para aceitarem os membros redutores de fricção 36, os quais podem ser designados geralmente como dispositivos de laminação 36, em que esses dispositivos 36 são posicionados ao longo da superfície externa 28 e 30 sobre os diâmetros externos 32 e 34.
O posicionamento dos dispositivos 36 facilita seu encaixe à circunferência externa 14 ou superfície interna 14 da carcaça do pneu 12.
A pluralidade dos membros redutores de fricção 36 pode ser posicionada sobre a superfície externa 28 e 30 para encaixar a circunferência interna 14 da carcaça de pneu 12. Cada mandril 20 e 22 pode ainda incluir uma seção cônica 38 e 40, respectivamente, onde cada seção cônica 38 e 40 pode ser posicionada próxima à superfície externa 28 ou 30, respectivamente. Os eixos geométricos 24 e 26 são preferencialmente alinhados, enquanto as seções cônicas 38 e 40 são preferencialmente apontadas em direções opostas e são perfiladas para se encaixar nas extremidades cônicas 16 e 18 da carcaça de pneu 12. As seções cônicas 38 e 40 são preferencialmente apontadas em direções opostas e são perfiladas para encaixar as extremidades cônicas 16 e 18 da carcaça de pneu 12. As seções cônicas 38 e 40 podem ser descritas como que se estendem a partir das superfícies externas 28 ou 30 de modo que a superfície inclinada das seções cônicas 38 e 40 seja posicionada em uma direção substancialmente oblíqua em relação aos eixos geométricos 24 ou 26.
O encaixe entre as seções cônicas 38 e 40 e as extremidades cônicas 16 e 18 formam uma vedação de gás tal que um volume de gás pode ser fornecido internamente à carcaça de pneu 12. A vedação de gás pode também ser descrita como uma vedação de fluido em que a vedação é substancial o suficiente para permitir a introdução de gases dentro do corpo interno 13 da carcaça de pneu 12, o que facilita a modelagem em circunferência da carcaça de pneu 12 durante o processo de produção da carcaça de pneu 12, como é conhecido na técnica.
Os membros redutores de fricção 36, que podem ser roletes em forma de barril, esferas transferidoras, rolamentos estilo omni, mancais esféricos, esferas com carga de mola, e outros membros redutores de fricção conhecidos na técnica, são posicionados para permitir que a carcaça de pneu 12 percorra as superfícies externas 28 e 30 em uma direção substancialmente paralela aos eixos geométricos 24 e 26. Esses membros redutores de fricção 36 facilitam o movimento, tal como o deslizamento da carcaça de pneu 12 sobre os mandris 20 ou 22. O uso dos membros redutores de fricção 36 também facilita a redução na quantidade de lubrificação que pode ser utilizada no sistema de mandris 10.
Por exemplo, em uma primeira modalidade, os primeiro e segundo mandris 20 e 22 incluem lubrificação reduzida. Em uma segunda modalidade, os primeiro e segundo mandris 20 e 22 incluem lubrificação sobre ou dentro dos membros redutores de fricção 36. Em uma terceira modalidade, os primeiro e segundo mandris 20 e 22 não incluem lubrificação, e são considerados como não-lubrificados. Isso será aparente para uma pessoa versada na técnica, o fato de que essa não-lubrificação não necessariamente exclui lubrificação entre os mandris e eixos geométricos ou suportes sobre os quais os mandris 20 e 22 são assentados e/ou são girados, como são convencionalmente utilizados e conhecidos na técnica. A redução contemplada na lubrificação pode ocorrer a partir da redução na lubrificação que é convencionalmente aplicada aos mandris para a redução da fricção entre a superfície interior da carcaça de pneu e o mandril utilizado para o posicionamento da carcaça de pneu, em relação aos mandris da técnica anterior.
Em uma modalidade, as superfícies externas 28 e 30 estão a uma distância fixa dos eixos geométricos 24 e 26. As superfícies externas 28 e 30 podem também ser conformadas para coincidir com o molde da circunferência interna 14 da carcaça de pneu 12.
Cada seção cônica 38 e 40 pode ainda incluir um segundo diâmetro 42 e um terceiro diâmetro 44. O segundo diâmetro 42 pode ser posicionado ao lado da superfície interna 28 e 30, enquanto o terceiro diâmetro 44 pode estar distante das superfícies externas 28 e 30. Nessas modalidades, o segundo diâmetro 42 é maior do que o terceiro diâmetro 44 para facilitar o formato cônica geral das seções cônicas 38 e 40. Adicionalmente, os diâmetros de superfície externa 32 e 34 podem ser maiores do que os do segundo diâmetro 42. Isso facilita a presença de um ombro 46 entre as superfícies externas 28 e 30 e as seções cônicas 38 e 40, respectivamente.
Cada mandril 20 e 22 pode incluir, adicionalmente, uma primeira abertura anular 48 posicionada no lado oposto às seções cônicas 38 ou 40, e uma segunda abertura anular 50 posicionada entre os eixos geométricos 24 ou 26, e a primeira abertura anular 48. Uma terceira abertura anular 52 pode também ser posicionada entre a seção cônica 38 ou 40, e os eixos geométricos 24 ou 26. Essas aberturas anulares auxiliam a operação do sistema de mandril ao facilitar uma maior proximidade entre os mandris quando o sistema de mandril está em uma posição de cambagem. Essa grande proximidade auxilia na colocação e na remoção da carcaça sobre os mandris. Adicionalmente, as aberturas anulares reduzem a quantidade de material usado na formação dos mandris, reduzindo, através disso, o custo da produção do sistema de mandril.
Os membros redutores de fricção 36, em uma modalidade, estendem-se a partir das superfícies externas 28 ou 30 em uma direção que é substancialmente perpendicular aos eixos geométricos 24 ou 26. Cada um dos membros redutores de fricção 36 pode ser espaçado sobre a superfície externa 28 ou 30 em uma posição tal que os membros redutores de fricção são substancialmente equidistantes dos outros membros redutores de fricção 36.
O corrente sistema de mandril 10 e os mandris 20 e 22, que são dotados de membros redutores de fricção 36, obtêm diversos benefícios. Por exemplo, há uma redução no custo do material, o uso de lubrificante é reduzido ou eliminado, e a redução ou eliminação de muitas etapas tradicionais no processo de produção do pneu aumenta a produtividade.
É ensinado também nesta descrição um método para a produção da carcaça de pneu. O método inclui o posicionamento da carcaça de pneu nos mandris de diâmetro fixo, que são dotados de uma pluralidade de membros redutores de fricção em suas superfícies separando axialmente os mandris dentro da carcaça de pneu, formando uma vedação de gás entre os mandris e a carcaça de pneu, retraindo axialmente os mandris para dentro da carcaça de pneu, e removendo dos mandris a carcaça de pneu. Esse mé15 todo elimina ou reduz muitas etapas tradicionais no processo de produção do pneu, aumenta a produtividade, e, por conseguinte, reduz o tempo de produção e o custo no processo de fabricação do pneu.
A invenção foi descrita com referência a varias representações técnicas específicas e ilustrativas. Todavia, uma pessoa versada na técnica irá reconhecer que muitas variações e modificações podem ser feitas enquanto estiver dentro do espírito do escopo da invenção.

Claims (7)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Sistema de mandril (10) para encaixar uma carcaça de pneu (12), a carcaça de pneu (12) tendo uma circunferência interna e extremidades internas cônicas (16, 18), o sistema de mandril (10) compreendendo:
    5 primeiro e segundo mandris (20, 22), cada mandril tendo uma superfície externa circunferencial (28, 30) de diâmetro fixo definido em torno de um eixo geométrico (24, 26);
    os mandris (20 22) sendo montados coaxialmente relativos um ao outro e sendo axialmente móveis relativos um ao outro entre uma posição
    10 desmoronada e uma posição expandida;
    caracterizado pelo fato de que cada mandril inclui uma pluralidade de membros de redução de fricção (36) que se estendem radialmente para fora de sua superfície externa circunferencial (28, 30) de diâmetro fixo para encaixar a circunferência interna da carcaça do pneu (12), os membros
    15 redutores de fricção (36) sendo rotativos relativos à superfície externa de seus mandris (20 22) respectivos de modo que a fricção entre os mandris (20 22) e a carcaça do pneu seja reduzida durante um movimento axial relativo de um ou ambos os mandris (20 22) relativo à carcaça do pneu (12).
  2. 2. Sistema de mandril (10) de acordo com a reivindicação 1, ca20 racterizado pelo fato de que:
    os primeiro e segundo mandris (20 22) incluem primeira e segunda seções cônicas (38, 40), respectivamente, as primeira e a segunda seções cônicas (38, 40) se afunilam para fora a partir de uma da outra em direções opostas axialmente para encaixar as extremidades internas cônicas
    25 (16, 18) da carcaça do pneu (12) quando os mandris (20 22) estão em sua posição expandida.
  3. 3. Sistema de mandril (10) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que:
    cada seção cônica (38, 40) tem um diâmetro máximo (42) menor 30 que o diâmetro fixo (32, 34) da superfície externa circunferencial (28, 30) de seu mandril respectivo (20, 22), de modo que um ombro (46) que se estende radialmente seja definido em cada mandril (20, 22) entre sua superfície exPetição 870180000120, de 02/01/2018, pág. 4/9 terna circunferencial (28, 30) e sua seção cônica (38, 40).
  4. 4. Sistema de mandril (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que:
    a pluralidade de membros redutores de fricção (36) de cada mandril (20, 22) é espaçada de modo circunferencial e equidistante entre si.
  5. 5. Sistema de mandril (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que:
    os membros redutores de fricção (36) se estendem a partir das superfícies externas de seus mandris (20 22) respectivos substancialmente perpendicular ao eixo geométrico (24, 26).
  6. 6. Sistema de mandril (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que:
    os membros redutores de fricção (36) são selecionados a partir do grupo que consiste em rolamentos em forma de barril, esferas transferidoras, rolamentos estilo omni, rolamentos de esferas, esferas com carga de mola, e suas combinações.
  7. 7. Sistema do mandril de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que:
    a superfície externa circunferencial (28, 30) de diâmetro fixo de cada mandril (20, 22) é uma superfície cilíndrica.
    de 02/01/2018, pág. 5/9
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